河南省小麥育種的發(fā)展方向探討

河南農業(yè)科學(xué),2012.41(2) :33-36iournal of Henan Agricultural Sciences河南省小麥育種的發(fā)展方向探討趙獻林(河南省農業(yè)科學(xué)院小麥研究中心,小麥國家工程實(shí)驗室,農業(yè)部黃淮中部小麥生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗室，河南省小麥生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗室,河南鄭州450002)摘要:小麥生產(chǎn)發(fā)展對品種的產(chǎn)量及農藝性狀提出了更高要求,農村勞動(dòng)力缺乏導致栽培管理不到位，氣候和環(huán)境條件變化使小麥抗逆性和抗病性面臨新的挑戰。針對上述問(wèn)題,結合育種研究方向、育種目標及育種方法進(jìn)行了探討,并提出了相應的意見(jiàn)和建議。關(guān)鍵詞:河南省;小麥;育種;發(fā)展方向中圖分類(lèi)號: S512. 1文獻標志碼: A文章編號: 1004 - 3268(2012)02 - 0033 - 04Development Direction of Wheat Breeding in Henan ProvinceZHAO Xian-lin(Wheat Research Center , Henan Acadermy of Agricultural Sciences, National Laboratory of WheatEngineering, Key Laboratory of Wheat Biology and Genetic Breeding in Central HuanghuaihaiRegion, Ministry of Agriculture, Henan Key Laboratory of Wheat Biology , Zhengzhou 450002 ,China)Abstract: The development of wheat production requires the higher standards for released varie-ties,the lack of labor in rural areas leads to bad cultivation and administration ,and the changes ofclimate and environment conditions give rise to the new challenge on wheat resistance against bi-otic and abiotic stresses. The paper discussed the above questions in connection with breeding re-search direction , breeding objectives and breeding methods of wheat. At the same time, some su-ggestions and advices were put forward.Key words: Henan province; wheat; breeding; direction河南省是小麥種植大省,面積、總產(chǎn)及商品量均居1960年),以抗病、穩產(chǎn)為主;第二階段(1970一1980全國首位,在我國糧食生產(chǎn)和糧食安全中占有極其重年),以矮化和高產(chǎn)為主;第三階段(1990年-21世紀要的地位。然而,隨著(zhù)我國工業(yè)化、城鎮化的發(fā)展,尤初) ,為高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)并進(jìn)階段。事實(shí)上,2008年全球28其是西部大開(kāi)發(fā)、退耕還林、還草等因素的影響下,作個(gè)國家出現糧食危機前后,我國小麥育種已經(jīng)步人到物種植面積逐年減少,而糧食需求量則逐年增加。因此，第四階段,即以超高產(chǎn)或超級小麥為目標的育種階段,要實(shí)現糧食總產(chǎn)增加的目標，就必須依靠科技進(jìn)步提應該說(shuō)是把“高產(chǎn)再高產(chǎn)”重新放在了首位,并兼顧優(yōu)高單產(chǎn)來(lái)實(shí)現。要提高小麥單位面積產(chǎn)量,主要有2.質(zhì)。然而,由于小麥生產(chǎn)對品種產(chǎn)量提出了更高的要條途徑:- -要依靠選育“既高產(chǎn)又穩產(chǎn)的小麥良種”做求、農村勞動(dòng)力缺乏引起的耕作管理粗放、氣候變化對基礎,二要依靠研發(fā)“高產(chǎn)高效配套栽培技術(shù)”做保障。小麥習性和特性的影響以及優(yōu)勢病害的不斷變化等因小麥品種對產(chǎn)量的貢獻是毋庸置疑的。1949 年以素,小麥育種者面臨著(zhù)新的挑戰,有必要對育種發(fā)展方后,我國各麥區已進(jìn)行了6~9次不等的品種更新?lián)Q向和育種目標做出適當調整。代,每次品種更新都促進(jìn)小麥產(chǎn)量上一個(gè)新的臺階。1小麥生產(chǎn)對育種目標的影響全國平均產(chǎn)量從1952年的732 kg/hm? ,提高到2010年的4756. 5 kg/hm2 ,增長(cháng)了近6.5倍.就小麥育種而1.1 產(chǎn)量指標更高言,育種目標大致經(jīng)歷了3個(gè)階段:第一階段(1950一2011年夏收,河南省小麥種植面積為532.3萬(wàn)中國煤化工收稿日期:2011-09-25基金項目:國家轉基因生物新品種培育科技重大專(zhuān)項(2009ZX08002-014B)MHCNM HG作者簡(jiǎn)介:趙獻林(1957 -),男,河南沁陽(yáng)人,研究員,博士,主要從事小麥遺傳育種工作。E- mail:zhaxanlin@yahoo. com, cn.3河南農業(yè)科學(xué)第41卷hm2,平均單產(chǎn)為5865kg/hm2.然而,如果不把崗三要素構成應是:穗數600萬(wàn)~675萬(wàn)穗/hm' ,穗粒坡地、旱地、灘地等低產(chǎn)麥田計算在內,河南省有相數35粒以上,千粒重45~50 g.當一部分水澆地的平均產(chǎn)量已達到7500 kg/hm21.2必須滿(mǎn)足機械化收割以上,而且每9000kg/hm2左右的麥田也相當普近幾年,河南省小麥的機收面積幾乎達到了遍,并出現了小面積超過(guò)9 750 kg/hm2的高產(chǎn)典100% ,農民最擔心的就是倒伏問(wèn)題。小麥倒伏不僅型。這意昧著(zhù)小麥生產(chǎn)對品種的產(chǎn)量指標要求更嚴重影響產(chǎn)量和籽粒商品性,更重要的是增加機收高,小麥新品種不但要具有8 250~9 000 kg/hm2成本。要解決倒伏問(wèn)題,最有效的方法就是降低品的穩產(chǎn)性能,還要具備9 750 kg/hm2以上的高產(chǎn)潛種的植株高度,但株高也不能無(wú)限度地降低。植株.力。在此情況下,就要求小麥產(chǎn)量三要素必須協(xié)調.過(guò)矮,植株冠層結構會(huì )出現不協(xié)調,勢必導致通風(fēng)透發(fā)展,即在--定單位面積穗數的基礎上,依靠提高單光不良和光合作用減弱、營(yíng)養體不足等問(wèn)題,最終影穗質(zhì)量(穗粒數X千粒重)來(lái)實(shí)現?？v觀(guān)河南省小麥響到生物產(chǎn)量和籽粒產(chǎn)量。目前,河南省推廣面積區域試驗近5a單產(chǎn)前3位參試品系的產(chǎn)量構成因最大的兩大主導小麥品種矮抗58和鄭麥366株高素數據(表1),大多數平均公頃穗數600萬(wàn)左右,穗大約70 cm,幾乎達到了矮稈的極限。對河南省區粒數35粒左右,千粒重45 g左右,理論產(chǎn)量可達到域試驗產(chǎn)量水平前3位的參試品系分析(表1),多9450kg/hm2左右。結合河南省小麥生產(chǎn)實(shí)際以數株高在80cm上下,這應該是(超)高產(chǎn)品種的-及主導品種矮抗58、鄭麥366、周麥18、周麥16等個(gè)相對合理高度。另外一個(gè)關(guān)鍵因素是莖稈強度要的產(chǎn)量結構和高產(chǎn)創(chuàng )建實(shí)例,認為比較理想的產(chǎn)量高、彈性要好,根系要發(fā)達。表1近年河南省小麥區試離肥冬水組參試品系的株高及產(chǎn)量性狀年份組別株高/cm .穗敷/(萬(wàn)穗/hm2)穗粒數/粒千粒重/g理論產(chǎn)量/(kg/hm2)78. 7士4.1591. 5士70.535.9士4.946.5士2.79 865.88762.676. 7士5.4660. 0土70.533. 1士3.746. 0士4.010 049. 18710.179. 0士4.4658.5士64.535. 6士3.841. 9士3.19 822.58 676.077. 7士5.3672. 0士99.832. 3士4.546. 5士4.1.10 093. 18 430.0201082. 7土1.8549. 0土34.531.7士3.350. 5士5. 68 788. 77 927. 182. 0士3.4582. 0士54. 034. 1土3.747. 2士3.89 367. 48105.681.5士4.9573. 0土33.033. 5士2. 346. 5士3.48 925.98011.5200984. 5士6.5579. 0士70.535. 4士4. 142. 8士5.07 665. 080. 3士4.7603. 0士60.034. 7土2.743. 5士3.59 102.07 743.076. 6士5.1549. 0士49.537.0土2. 844. 1+4.78 958.07 727. 0200882. 1士4.3565. 5士64. 533. 6士3.046.8士2.38 892. 08 103. 079. 4士3.4618. 0士73.531.4土3.348. 3士3.79 372.87 954.80. 1士5.2528. 0士42.037.9士4.448. 9士2.59 785. 68230.5200783.7士5.1634. 5士88.535. 9士2.641. 6士5.99 475. 88 148. 585. 0士4.0613. 5士96.035.0土4. 943. 5士3.99813.07 951. 586. 3士5.3607. 5士45.035.5士3.445. 7士3. 39 855.88187.082. 2士3.9538. 5士63.036. 1士3.949. 6士3.79 642.28 320. 5注:表中數據均為單產(chǎn)位居前 3位品系的平均值,理論產(chǎn)量均為折產(chǎn).1.3 適于簡(jiǎn)潔化栽培管理成穗數具有較大的調節空間。三是抗病抗災性要由于農業(yè)生產(chǎn)效益低,許多青壯年農民把外出好,減少不必要的勞動(dòng)力和資金投人。四是抗藥能打工作為- -條致富門(mén)路,留守在家種地的多是一些力強,尤其對除草劑的抗性?，F在農民多采取病、老、弱、婦、幼之人,從而導致農村勞動(dòng)力嚴重短缺，蟲(chóng)、草防治及葉面追肥一體化噴施模式,無(wú)形中增大種田管理趨于粗放化、簡(jiǎn)單化,很難把- -些高效的栽了藥量及對葉片的危害幾率,而除草劑的使用已成培管理技術(shù)全面落實(shí)到位。要想進(jìn)- - 步提高糧食單為常規的管理措施,因此必須引起重視。五是綜合產(chǎn),除了依靠增加化肥、農藥等物資投人外,對小麥農藝性狀好尤其具姓葉形出越華調,利于通風(fēng)透.中國煤化工品種也提出了更高要求。一是適播期要長(cháng),即早播光,適于間無(wú)凍害,晚播不減產(chǎn)。二是播量彈性大,品種要有較1.4 適JIHCNMH G .強的分蘗能力和較高的成穗率,在不同栽培條件下小麥育種者必須有“立足河南,放眼黃淮麥區”第2期趙獻林:河南省小麥育種的發(fā)展方向探討35的戰略思想。河南省地處黃淮麥區中心的特殊地理寬對熟期的要求,但要注意選擇葉片功能期長(cháng).成熟位置,所選育的小麥品種能夠適應安徽.江蘇.湖北落黃好、籽粒灌漿速度快的類(lèi)型。等周邊省份生態(tài)條件。即品種必須有廣泛的區域適3病害優(yōu)勢轉化對育種目標的影響應性。此外,由于地區、地塊之間的土壤土質(zhì)、肥水條件、管理水平等參差不齊,從而要求品種對土壤肥3.1優(yōu)勢病害的危害程度逐漸減弱力不能過(guò)于敏感。從推廣面積比較大的品種鄭麥條銹病和白粉病一直是河南省小麥育種中和生9023、矮抗58等來(lái)看,盡管其產(chǎn)量潛力不及周麥系產(chǎn) 上重點(diǎn)關(guān)注的病害,但從河南省夏糧九連增的結列品種,但前者的適應性更廣,因此應用面積大于果可知,2種病害10a來(lái)沒(méi)有發(fā)生大范圍流行和危后者。害。這主要歸因于以下幾個(gè)方面:一是目前生產(chǎn)上2氣候變化對育種目標的影響應用的主導品種一般對條銹病和白粉病均具有較好的抗性;二是農民對2種病害的防治已經(jīng)形成了習2.1干旱發(fā)生頻率和強度增加慣,不管病害發(fā)生與否,都會(huì )按時(shí)節進(jìn)行噴藥防治;在2008年和2010年小麥越冬和返青期間,河三是國家的重視,投入了大量資金和人力,加強了條南省接連2次發(fā)生嚴重干旱,小麥生長(cháng)受到了極大銹病越冬孢子源頭(云貴川和甘肅)的防治,取得了影響,一些耐旱能力差的品種甚至出現了死苗現象。良好效果。而且,對條銹病和白粉病的防治有特效雖然經(jīng)過(guò)各級政府和廣大干群的共同努力,戰勝了藥,且防治方法和時(shí)期易于掌握。因此,在品種選育旱災,最大限度地減低了干旱的危害,并獲得了小麥過(guò)程中不要片面追求免疫或高抗,可適當放寬病害豐產(chǎn)豐收,卻為此投入了大量的人力、物力、精力和的嚴重等級,選擇一些中等抗性或輕度感病類(lèi)型可時(shí)間。這種氣候變化提醒育種工作者,抗旱育種已能更易于操作,慢銹或慢白粉- -直是植保專(zhuān)家提倡不僅僅是針對丘陵旱地的研究方向;隨著(zhù)水資源的的理想類(lèi)型。短缺以及干旱的頻頻發(fā)生,在選育適于肥水條件較3.2 次要病害上升為主攻目標好的高產(chǎn)品種時(shí),也應考慮選擇根系發(fā)達、耐旱能力相比而言,近幾年全蝕病、紋枯病和赤霉病的危相對較強的品種類(lèi)型。害程度已經(jīng)超過(guò)白粉病和條銹病。這3種病害的共.2.2溫度升降幅度加大 ,倒春寒頻發(fā)同特點(diǎn)一是缺乏過(guò)硬的抗源,現有推廣品種沒(méi)有高近年河南省氣候變化的另一特點(diǎn)是,冬季溫度抗和免疫類(lèi)型;二是品種- -旦發(fā)病就難于補救,屬于偏高(即所謂的暖冬)、溫度升降幅度加大、倒春寒發(fā)“防重于治”的致死型病害。其中,赤霉病屬區域性、生頻率有所增加,常常導致小麥冬季旺長(cháng),冬春易發(fā)季節性病害,發(fā)病程度主要與小麥開(kāi)花期的雨水和生凍害。而且,倒春寒對小麥的危害往往是難以修濕度關(guān)系 密切,只要農民掌握其發(fā)病規律和預防技復和補償的,因此，比一般的冬季凍害更容易造成減術(shù),就能最大限度地減輕其危害。全蝕病和紋枯病產(chǎn)減收。這就要求品種根系功能要好.生長(cháng)健壯,尤則不同,二者是土壤傳播病害,近幾年隨著(zhù)統一供種其春季發(fā)育不易太早、太快,具有較好的抗冬季凍害(病 菌傳播)和秸稈還田(病菌積累)的普及,以及除和倒春寒的能力。就河南省歷年來(lái)推廣品種的類(lèi)型草劑的廣泛使用和冬春凍害的頻發(fā)(病菌侵染),這來(lái)看,春性品種的種植面積曾占據半壁江山,目前春些病害有逐年加重的趨勢。而且,缺乏特效藥或防性品種所占比重逐漸菱縮,僅在駐馬店和南陽(yáng)仍保治成本過(guò)高,加之預防時(shí)期與發(fā)病時(shí)期嚴重錯位,許留一定面積,其他地區已難覓其蹤,即使種植也難有多農民因缺乏足夠的認識或重視而錯過(guò)最佳防治時(shí)較大的發(fā)展空間。因此,培育品種應堅持以半冬性期。目前情況下,對全蝕病和紋枯病雖然還沒(méi)有發(fā)類(lèi)型為主,弱春性類(lèi)型為輔的原則?，F有效的抗源,但品種之間的發(fā)病程度有輕重之分;2.3后期干熱風(fēng)幾率減小因此,小麥育種工作者應該把全蝕病和紋枯病作為10a前,小麥生長(cháng)后期的干熱風(fēng)發(fā)生頻繁,對河今后的主攻目標,力爭培育出病害相對較輕的品種南省小麥的千粒重和產(chǎn)量造成了不利影響,品種早類(lèi)型。熟則有助于避開(kāi)干熱風(fēng),因此,早熟曾是小麥育種的4配套和輔助性研究對育種方向的影響主要追求目標。但從河南省小麥生產(chǎn)創(chuàng )造九連增的奇跡分析,干熱風(fēng)的危害似乎已減少到了可以忽略4.1加強基中國煤化工的程度。再從生產(chǎn)上大面積推廣的品種看,產(chǎn)量水河南省的TYHCNMHC-流水平，平較高的周麥系列品種,其成熟期均屬于中等偏晚但在基礎理論研究力田，習四川、山水、河北等省份類(lèi)型。這些結果說(shuō)明，在小麥品種選育中可適當放相比則相對比較薄弱,但近幾年有所增強和提高。.36河南農業(yè)科學(xué)第4]卷隨著(zhù)國家科研項目資助方向以及對育種支持渠道的一段時(shí)間內常規育種仍是不可替代的主要育種手調整和改變,對小麥育種者來(lái)說(shuō),基礎研究,尤其是段。然而,隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷更新以及生產(chǎn)水平應用研究顯得越來(lái)越重要。如果沒(méi)有前瞻性、基礎提高對品種的更高要求,常規育種自身的不足就愈性研究方面的科研基礎.很難申請到國家重大研究加顯現，比如預見(jiàn)性差、工作量大、周期長(cháng)、見(jiàn)效慢課題，而且,小麥基礎理論研究的深人和突破,有助等。為?克服和彌補這些缺點(diǎn),育種者可通過(guò)溫室于對品種改良提供科學(xué)指導和支撐。因此,有條件或異城鈞代縮短育種年限,設置多點(diǎn)品系鑒定盡早的育種單位。應加強對小麥生理生化機制以及基因明確其適應性,加強早代品質(zhì)分析對品質(zhì)進(jìn)行定向和蛋白質(zhì)功能組學(xué)等方面的研究。如果能把小麥的改良,等等,以便進(jìn)- -步提高育種效率?；蚝偷鞍踪|(zhì)功能、生長(cháng)和發(fā)育規律、抗病和抗逆機此外,在科技飛速發(fā)展的今天,小麥育種僅依靠制等搞清楚,就可以在小麥育種過(guò)程中進(jìn)行有目的、常規手段顯然有點(diǎn)單薄,有必要引進(jìn)- - 些輔助或更有計劃的定向改造,提高育種效率。加先進(jìn)的育種手段做補充或支撐。一是系統育種，4.2 重視優(yōu)異種質(zhì)資源的創(chuàng )新突出優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)便易行、成本低?？梢园烟峒儚蛪押湍壳靶←溣N多有“急功近利”的現象。近期小系統育種結合起來(lái),在延長(cháng)品種使用壽命的同時(shí),對麥區域試驗參試品種中約有一半品系含有周麥血統品種的個(gè)別缺點(diǎn)進(jìn)行定向選擇.二是遠緣雜交育就是佐證。育種單位很少有專(zhuān)門(mén)搞種質(zhì)資源研究種,因其見(jiàn)效慢已備受冷落,但它是引人新基因資源的,即使有也多是形同虛設,或只做些材料交換、收的主要途徑之--,也是小麥產(chǎn)量和抗性獲得突破性集整理、利用等方面的工作,很少在種質(zhì)資源創(chuàng )新進(jìn)展的必要手段。三是先進(jìn)的轉基因和分子標記技方面下功夫,尤其是在引進(jìn)外緣基因方面更加欠缺。術(shù),目前國內外已有一些成功轉基因先例,但鑒于小由此導致選育品種的遺傳背景和基因型相近,在產(chǎn)麥染色體組的復雜性,操作起來(lái)仍有一-定的難度,其量潛力和抗性方面難以有較大的突破;而且一旦發(fā)發(fā)展前景是顯而易見(jiàn)的,最終將成為主流育種手段。生流行性病害或蟲(chóng)害,就會(huì )給小麥生產(chǎn)造成無(wú)法估四是誘變育種(包括航天育種)和單倍體培養,如能量的損失。就目前的育種現狀而言，資源材料的危與常規育種.遠緣雜交等緊密配合,將會(huì )取得良好的機已初露端倪。比如育種者力推的“超級小麥”,在效果。很大程度上只是愿望而已,現有資源材料的產(chǎn)量潛總之,小麥育種要想立于不敗之地,就必須把近力很難培育出真正意義上的超級小麥;而對于來(lái)勢期目標與中遠期目標結合起來(lái),并根據大環(huán)境和小兇猛的全蝕病和紋枯病,更難找到可資利用的抗源。環(huán)境的變化及時(shí)調整育種方向;育種方法和手段要.“巧婦難做無(wú)米之炊”。只有資源材料的創(chuàng )新和積累多樣化,并要有不斷更新和改進(jìn)的意識,以便跟上時(shí)達到一定程度,才有可能實(shí)現新的育種突破和飛躍。代和科技發(fā)展的步伐;在基礎研究及種質(zhì)創(chuàng )新方面4.3搞好品種配套栽培技術(shù)研究應有所加強,為小麥育種奠定堅實(shí)基礎。目前,小麥育種已從過(guò)去單純的品種選育”發(fā)參考文獻:展到“育.繁、推一體化”。這意味著(zhù)小麥育種者必須拓寬自己研究領(lǐng)域、知識層面和專(zhuān)業(yè)技能,不僅要掌[1]李振聲. 我國小麥育種的回顧與展望[J].中國農業(yè)科技導報,2010,12(2):1-4.握和積累裁培管理方面的技術(shù)和經(jīng)驗,還要對自己.[2]周新保. 河南小麥品種更新及發(fā)展[J].種子世界，品種的優(yōu)缺點(diǎn)有個(gè)客觀(guān)的評價(jià)和認識,制訂出科學(xué)2005<5);12-14. .的、有針對性的栽培管理方案,并在推廣過(guò)程中不斷[3]徐世曉，趙新全,孫平,等 溫室效應與全球氣候變暖修訂、補充.完善,最終實(shí)現良種良法配套,最大限度[J].青海師范大學(xué)學(xué)報,2001,17(4):43-47.地發(fā)揮新品種的增產(chǎn)作用,實(shí)現品種推廣面積最大[4]任海紅. 任小俊,王英,等.非組培遺傳轉化法在農作物化。同時(shí),小麥育種者在深人小麥生產(chǎn)第一線(xiàn)技術(shù)育種上的應用[J].山西農業(yè)科學(xué), 2010, 38(11);17-指導的同時(shí),也是一個(gè)調研、學(xué)習過(guò)程,可以更加了解小麥生產(chǎn)中存在的問(wèn)題,以及對品種的需求和走[5]趙獻林,雷振生 ,吳政卿.河南省小麥栽培管理中常見(jiàn)向,有助于對自己的育種目標或科研方向做出合理問(wèn)題透析[J].河南農業(yè)科學(xué),2009<11):51-53.的調整。[6]趙獻林,王愛(ài)玲. 農村勞動(dòng)力危機與國家糧食安全隱患[].河南農業(yè)科學(xué),00(1)9-11. .5各種育種方法對育種目標的影響[7]高蘭英中國煤化工種研究中的應用就育種方法而言,雖然小麥生物學(xué)技術(shù)發(fā)展迅[].山YHCNMHG.[8] 武鳳俠玩北地區小友H行反辰”問(wèn)[J].現代農業(yè)科速,并在小麥育種中得到廣泛應用,但在今后相當長(cháng)技,2011(9) :24-26..